如果一种材料吸收光，它就会变热。热量必须到达某个地方，而控制热量在哪里以及排放量的能力可以保护甚至隐藏卫星等设备。一个国际研究团队，包括宾夕法尼亚州立大学的研究人员，开发了一种控制这种热排放的新方法，他们称之为对热管理和热伪装技术的有希望的影响。
研究小组在《科学》杂志的印刷版上发表了他们的研究成果。
在英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究所和美国宾夕法尼亚州立工程学院的研究人员以及土耳其科克大学和奥地利维也纳理工大学的专家的带领下，该团队展示了一种将具有不同几何特性的两个表面连接起来的界面的方法，以定位两个表面的热排放，从而实现“完美”的热发射器。这意味着设计的平台可以从包含的指定发射区域发射具有单位发射率的热光，或者平台在该温度下发射尽可能强的热辐射。
通讯作者、曼彻斯特大学2D器件材料教授Coskun Kocabas表示：“我们使用拓扑(研究几何物体性质的数学分支)和非埃尔米特光子学的概念展示了一类新的热器件，非埃尔米特光子学是研究光及其在存在损耗、光学增益和某些对称性的情况下与物质相互作用的一个蓬勃发展的研究领域。”。
该团队表示，这项工作可以推进热光子应用，以更好地产生、控制和检测热发射。宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学教授、合著者萨欣·奥兹德米尔说，这项工作的一个应用可能是在卫星上。面对大量暴露在热和光下的情况，配备接口的卫星可以沿着研究人员设计的特别指定区域发射单位发射率的吸收辐射，该区域非常狭窄，形状可以是任何必要的形状。
不过，奥兹德米尔表示，达到这一点并不简单。他解释说，部分问题是将完美的吸热器-发射器限制在界面上，而形成平台的其余结构保持“冷”状态，这意味着这些结构不会吸收或发射任何形式的能量。
Ozdemir说：“建造这样一个完美的吸收式发射器一直是一个重大挑战。”
研究人员表示，通过将光捕获在光学腔中，以所需频率构建吸收发射器稍微容易一些，而不是可以吸收和发射任何频率的完美吸收发射器。光学腔包括两个反射镜，第一个反射镜仅部分反射光，而第二个反射镜完全反射光。这种设置实现了研究人员所说的“临界耦合条件”，即被第一个反射镜部分反射的入射光和被困在两个反射镜之间的反射光完全相互抵消。这完全抑制了反射，因此光束被困在系统中，被完全吸收，然后以热辐射的形式发出。
Ozdemir说：“不过，我们在这项工作中采取了不同的方法，将两种拓扑结构不同的结构桥接起来，这意味着它们吸收和发射辐射的方式不同。这些结构不处于临界耦合点，因此它们不被认为是完美的吸收-发射体，但它们的界面表现出完美的吸收和发射。”
为了实现这样的界面，研究人员开发了一个空腔，该空腔堆叠有一层可以完全反射入射光的厚金层和一层可以部分反射入射光线的薄铂层。铂层包括缝合在一起的两个单独的厚度，也起到宽带热吸收发射器的作用。在两个镜子之间，研究人员放置了一种透明的电介质，或对导电性绝缘的材料，称为聚乙烯。
研究人员可以根据需要调整铂层的厚度，以在缝合界面处引入临界耦合条件，并捕获入射光以使其完全吸收。它们还可以将系统从临界耦合转移到亚临界或超临界耦合，在那里无法实现完美的吸收和发射。
